DE2040166A1 - Compressed air operated amplifier arrangement - Google Patents
Compressed air operated amplifier arrangementInfo
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- Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)
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Description
J.C. Eckardt AG 3. August 1970J.C. Eckardt AG August 3, 1970
7000 Stuttgart-50 PAT.BA/vJa7000 Stuttgart-50 PAT.BA/vYes
Postfach 50 03 47 A-Nr. 364P.O. Box 50 03 47 A no. 364
Druckluftbetriebene VerstärkeranordnungCompressed air operated amplifier arrangement
Die Erfindung bezieht sich auf eine mit Druckluft betriebene Verstärkeranordnung, die einem Eingangsdruck einem oder mehrere Ausgangsdrücke stetig zuordnet. Dabei ist die Verstärkung ν zwischen den Ein- und Ausgangsdrücken und der Arbeitspunkt der Anordnung über einen großen Bereich einstellbar.The invention relates to a compressed air operated Booster arrangement that continuously assigns one or more output pressures to an input pressure. Included is the gain ν between the inlet and outlet pressures and the operating point of the arrangement can be set over a wide range.
In Meß- und Regeleinrichtungen tritt häufig die Aufgabe auf, Drucksignale zu verstärken. Unter einer Verstärkung ist dabei eine Signal- und Energieverstärkung zu verstehen. Die Signalverstärkung soll einstellbar sein von Werten kleiner als 1 bis zu vielfachen von 10. Aber auch negative Verstärkungsfaktoren sind von Interesse. So ist unter der Bezeichnung Umkehrrelais beispielsweise eine Anordnung bekannt, die den Verstärkungsfaktor von -1 aufweist und daher auch 1 zu -1 Relais genannt wird. Ein weiterer Sonderfall ist der Trennverstärker. Bei diesem beträgt die Verstärkung +1.The task often occurs in measuring and control devices to amplify pressure signals. Under a reinforcement is to be understood as a signal and energy amplification. The signal amplification should be adjustable from values smaller than 1 up to multiples of 10. But also negative gain factors are of interest. So is For example, an arrangement is known under the name of reversing relay which has a gain factor of -1 and is therefore also called a 1 to -1 relay. Another special case is the isolation amplifier. With this one the gain is +1.
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Die vorliegende Aufgabe wird allgemein mit Hilfe eines Proportional-Reglers gelöst, wenn der Sollwertdruck w konstant gehalten wird oder aber an die Stelle des Sollwertbalges eine Feder angeordnet wird, deren Kraft auf den mechanischen Vergleicher des Reglers einwirkt. Es ist bekannt, den Arbeitspunkt eines solchen P-Reglers mit Hilfe einer Feder einstellbar zu machen. Der Aufwand ist bei diesen bekannten Lösungen recht groß.The present task is generalized with the help of a Proportional controller released when the setpoint pressure w is kept constant or instead of the setpoint bellows a spring is arranged, the force of which acts on the mechanical comparator of the controller. It it is known to make the operating point of such a P controller adjustable with the aid of a spring. The effort is quite large with these known solutions.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe mit einer geringen Zahl einfacher Bauelemente eine betriebssichere und raumsparende Verstärkeranordnung dieser Art zu schaffen.The invention sets itself the task of a reliable and space-saving one with a small number of simple components To create amplifier arrangement of this type.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Differenzdruckverstärker vorgesehen ist, der von der Differenz der zwei Steuersignale S^ und S2 ausgesteuert wird, von denen eines einem an den Auegangsdruck (A+ oder A") des Differenzdruckverstärkers angeschlossenen Druckteiler entnommen ist und daß der Eingangsdruck der Anordnung auf ein Steuersignal des Differenzdruckverstärkers einwirkt und der oder die Ausgangsdrücke des Differenzdruckverstärkers Ausgangssignale der Anordnung sind.The object is achieved in that a differential pressure booster is provided which is controlled by the difference between the two control signals S ^ and S 2 , one of which is taken from a pressure divider connected to the output pressure (A + or A ") of the differential pressure booster and that the Inlet pressure of the arrangement acts on a control signal of the differential pressure booster and the output pressure or pressures of the differential pressure booster are output signals of the arrangement.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die gestellte Aufgabe mit Hilfe eines Differenzdruckveretärkers einfach zu lösen ist, wenn dieser mit einer Mitkopplung und/oder Gegenkopplung versehen wird, deren Eingreifen mit Hilfe eines Druckteilere einstellbar ist.The invention is based on the consideration that the asked Task with the help of a differential pressure booster is easy to solve if this is provided with a positive feedback and / or negative feedback, their Intervention is adjustable with the help of a pressure divider.
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Zur Einstellung des Arbeitspunktes ist eine Feder vorgesehen, die sich auf den Vergleicher des Differenzverstärkers abstützt und deren Kraft einstellbar ist.A spring is provided to set the operating point, which is based on the comparator of the differential amplifier and whose force is adjustable.
Dabei ist es vorteilhaft von einem Differenzdruckverstärker auszugehen, der die zueinander symmetrischen Ausgangssignale A+ und A~ erzeugt, Dann ergeben sich mehrere brauchbare Möglichkeiten die Gegenkopplung und die Mitkopplung anzuordnen. Im Gegenkopplungs- und/oder Mitkopp- g lungezweig ist Jeweils ein Druckteiler vorgesehen, der mindestens einen einstellbaren Drosselwiderstand aufweist, der beispielsweise als Nadelventil ausgebildet ist.It is advantageous to start from a differential pressure booster which generates the output signals A + and A ~ which are symmetrical to one another. Then there are several useful options for arranging the negative feedback and the positive feedback. In Gegenkopplungs- and / or Mitkopp- g lung branch in each case is a pressure divider is provided, which at least has an adjustable throttle resistance of which is formed for example as a needle valve.
Der Verstärkungsfaktor der Anordnung ist in weiten Bereichen durch Ändern des Grades der Gegenkopplung und der Mitkopplung am Differenzdruckverstärker einstellbar.The amplification factor of the arrangement is within wide ranges adjustable by changing the degree of negative feedback and positive feedback on the differential pressure booster.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, in einem der Eingangsdruckräume des Differenzdruckverstärkers eine Feder * anzuordnen, die sich auf den Vergleicher des Differenzdruckverstärkers abstutzt und deren Vorspannung außerhalb des Gehäuses mit einer Schraube einstellbar ist. Diese Feder dient zur Einstellung des Arbeitspunktes der Anordnung bzw. zur Einstellung des Nullpunktee der Kennlinien. Es ist vorgesehen, die Feder als Zug- oder als Druckfeder auszubilden. Dann ergeben sich mehrere Möglichkeiten, den Arbeitpunkt einzustellen. So wirkt eine Zugfeder im E+ Eingangsdruckraum wie eine Druckfeder im E"" Eingangsdruckraum des Differenzdruckverstärkers.The invention also provides for a spring * to be arranged in one of the inlet pressure chambers of the differential pressure booster, which spring is supported on the comparator of the differential pressure booster and whose preload can be adjusted with a screw outside the housing. This spring is used to set the operating point of the arrangement or to set the zero point of the characteristic curves. It is provided that the spring is designed as a tension or compression spring. Then there are several options for setting the working point. A tension spring in the E + inlet pressure chamber acts like a compression spring in the E "" inlet pressure chamber of the differential pressure booster.
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Der Einbau einer Feder in einem der Eingangsdruckräume ist verbunden mit einer Zunahme des Volumens des betreffenden Druckraumes. Dies wirkt sich auf das dynamische Verhalten der Anordnung aus. Ist z.B. die Feder in dem Druckraum des Verstärkers angeordnet, der vom Eingangsdruck der Anordnung über den Widerstand eines Druckteilers angesteuert wird, so ergibt sich im Eingang der Anordnung eine Verzögerung, die sich nachteilig auf die Grenzfrefe quenz der Anordnung auswirkt. Die Grenzfrequenz wird kleiner. Es ist daher von Vorteil, die Feder in einem nur vom Ausgangsdruck oder in einem unmittelbar vom Eingangsdruck der Anordnung beaufschlagten Eingangsdruckraum des Verstärkers anzuordnen. Dies ist möglich, da mit dem Wechsel des Druckraumes von einer Zug- auf eine Druckfeder oder umgekehrt übergegangen werden kann.The installation of a spring in one of the inlet pressure chambers is associated with an increase in the volume of the relevant Pressure room. This affects the dynamic behavior of the arrangement. For example, if the spring is in the Arranged pressure chamber of the amplifier, the pressure of the inlet pressure of the arrangement via the resistance of a pressure divider is controlled, there is a delay in the input of the arrangement, which is detrimental to the Grenzfrefe sequence of the arrangement. The cutoff frequency becomes smaller. It is therefore advantageous to use the spring in one only from the outlet pressure or in an inlet pressure chamber directly acted upon by the inlet pressure of the arrangement of the amplifier. This is possible because the pressure chamber is changed from a tension spring to a compression spring or vice versa can be passed over.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, die Größe der wirksamen Flächen der elastischen Wände (Membranen oder Federbälge) des Differenzdruckverstärkers unterschiedlich zu gestalten, was fUr einige Anwendungsfälle von Vorteil ist.The invention also provides for the size of the effective areas of the elastic walls (membranes or bellows) of the differential pressure booster to be designed differently, which is advantageous for some applications is.
Die erfindungsgemäße Anordnung dient als Trennverstärker (Verstärkung 1), wenn der A+ Ausgang auf den E~ Eingang über einen Druckteiler gegengekoppelt ist, dessen Widerstandsverhältnis / auf den Wert λ = »Ay eingestellt ist«, Dabei ist mit V die Verstärkung des Differanzdruckverstärkers bezeichnet. Der einzustellende Wert λ gilt fürThe arrangement according to the invention serves as an isolating amplifier (gain 1) when the A + output is fed back to the E ~ input via a pressure divider whose resistance ratio / is set to the value λ = "Ay". V denotes the gain of the differential pressure amplifier . The value λ to be set applies to
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den Fall, daß die Wirkflächen der elastischen Wände in den Eingangsdrückräumen des Verstärkers gleich groß sind.the case that the effective areas of the elastic walls in the input pressure spaces of the amplifier are the same size.
Eine besonders einfache Ausführungsform wird erreicht, wenn nach Patentanmeldung P 19 55 083 die elastischen Wände des Differenzdruckverstärkers in Wirkverbindung stehen mit zwei in einer Bohrung konstanten Durchmessers verschiebbar angeordneten Kugeln gleichen Durchmessers, und daß in an sich bekannter Weise fluchtend zur Berührungsstelle der Kugeln ein Zufuhrkanal für die Druckluft liegt und daß mindestens ein Ausgangskanal vorgesehen ist, der im Abstand des halben Kugeldurchmessers von Zufuhrkanal in die Gehäusebohrung mündet.A particularly simple embodiment is achieved if according to patent application P 19 55 083 the elastic Walls of the differential pressure booster in operative connection stand with two balls of the same diameter that are slidably arranged in a bore of constant diameter, and that in a manner known per se, in alignment with the contact point of the balls, a feed channel for the Compressed air is and that at least one output channel is provided, which is at a distance of half the ball diameter from the supply channel opens into the housing bore.
Weiterhin ist vorgesehen, im Gehäuse des Differenzdruckverstärkers die Drosselwiderstände der Druckteiler unterzubringen was zu einer raumsparenden Ausführung führt.It is also provided in the housing of the differential pressure booster accommodate the throttle resistors of the pressure divider resulting in a space-saving design leads.
Weitere Einzelheiten und Anwendungen werden an Hand der Figuren 1 bis 6 erläutert.Further details and applications are explained with reference to FIGS. 1 to 6.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verstärkeranordnung1 shows an amplifier arrangement according to the invention
in der allgemein verwendbaren Ausführung Fig. 2 die Verstärkeranordnung als Trennverstär-
und 2a ker
Fig. 3 die Verstärkeranordnung zur Einstellungin the generally applicable embodiment Fig. 2, the amplifier arrangement as an isolating amplifier and 2a ker
3 shows the amplifier arrangement for adjustment
von Verstärkung ν zwischen 1 und Wertenof gain ν between 1 and values
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die größer als die Verstärkung V deswhich is greater than the gain V des
Differenzdruckverstärkers sind. Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform zur EinstellungDifferential pressure booster are. Fig. 4 shows an embodiment for adjustment
der Verstärkung ν zwischen 0 und 1 und in Fig. 5 ist ein Umkehrverstärker dargestellt und Fig. 6 gibt für einen Arbeltspunkt die Kennlinienthe gain ν between 0 and 1 and in Fig. 5 an inverting amplifier is shown and 6 gives the characteristic curves for an operating point
an, die mit der Anordnung zu erzeugen sind.to be generated with the arrangement.
Es sei darauf hingewiesen, daß mit ν die Verstärkung der Anordnung bezeichnet 1st, deren Wert einstellbar ist und mit V die Verstärkung des Differenzdruckverstärkers bezeichnet ist, deren Größe als gegeben anzusehen ist.It should be noted that ν denotes the gain of the arrangement, the value of which is adjustable and V denotes the gain of the differential pressure booster, the size of which is to be regarded as given.
Fig. 1 zeigt einen Differenzdruckverstärker 1 der innerhalb der Anordnung mit den Druckteilern das wesentliche Bauteil dastellt. Der Differenzdruckverstärker 1 ist mit den als Membranen 2 und 3 ausgebildeten elastischen Wänden versehen, die auf den Vergleicher- und Steuerteil 4 des Verstärkers einwirken. Auf den Membranteller 5 der Membrane 3 stützt sich die Feder 6 ab, deren Verspannung mit der Schraube 7 über den Federteller 8 einstellbar ist. Daa Steuerteil 4 ist an den Zuluftdruck ρ angeschloßsen. Es weist zwei Ausgangsdruckkanäle auf, denen die Ausgangsdrücke A+ und A~ entnommen werden. Der Eingangsdruckraum E+ des Differenzverstärkers wird vom Signaldruck S beaufschlagt, der Eingangsdruckraum E"" vom Signaldruck Sg. Es gilt die Zuordnung, daß mit steigendem Druck S1 in E der Auagangsdruck A+ steigt und der Auagangsdruck A~ fällt.Fig. 1 shows a differential pressure booster 1 which represents the essential component within the arrangement with the pressure dividers. The differential pressure booster 1 is provided with elastic walls designed as membranes 2 and 3, which act on the comparator and control part 4 of the booster. The spring 6 is supported on the diaphragm plate 5 of the membrane 3, the tensioning of which can be adjusted with the screw 7 via the spring plate 8. Daa control part 4 is connected to the supply pressure ρ. It has two outlet pressure channels from which the outlet pressures A + and A ~ are taken. The input pressure chamber E + of the differential amplifier is acted upon by the signal pressure S, the input pressure chamber E "" by the signal pressure Sg. The assignment is that with increasing pressure S 1 in E, the output pressure A + rises and the output pressure A ~ falls.
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Das Umgekehrte gilt für einen steigenden Druck S2 im E Druckraum des Verstärkers.The opposite applies to an increasing pressure S 2 in the E pressure chamber of the booster.
Der Signaldruck S1 wird einem Druckteiler mit den Drosselwiderständen 9 und 10 entnommen, wobei beispielsweise ein Widerstand als Kapillare und der andere als Nadelventil ausgebildet ist. An den Widerstand 9 ist das Eingangsdrucksignal E der Anordnung angelegt, dem das Ausgangsdrucksignal A+ oder A~ zugeordnet ist. An den Widerstand 10 ist das Ausgangssignal A~ angelegt, das als Gegenkopplung wirkt. Ein weiterer Druckteiler mit den Widerständen 11 und 12 wird vom Ausgangsdrucksignal A+ gespeist. Diesem Druckteiler wird das Steuersignal S2 entnommen, das den E" Eingangsdruckraum des Verstärkers zugeleitet ist und die Membrane 3 beaufschlagt. An den Widerstand 12 dieses Druckteilers ist der Druck pQ angelegt.The signal pressure S 1 is taken from a pressure divider with the throttle resistors 9 and 10, one resistor being designed as a capillary and the other as a needle valve, for example. The input pressure signal E of the arrangement, to which the output pressure signal A + or A ~ is assigned, is applied to the resistor 9. The output signal A ~, which acts as a negative feedback, is applied to the resistor 10. Another pressure divider with resistors 11 and 12 is fed by the output pressure signal A +. The control signal S 2 is taken from this pressure divider, which is fed to the E "inlet pressure chamber of the booster and acts on the diaphragm 3. The pressure p Q is applied to the resistor 12 of this pressure divider.
Je nach Anwendung der Anordnung sind für den Gegendruck pG verschiedene Werte vorgesehen. So ist im Fall des Trennverstärkers pG gleich dem Atmosphärendruck. In einem anderen Falle ist pQ gleich dem Ausgangsdruck A~ der Anordnung. Weiterhin kann pQ auch als zweites Eingangssignal der Anordnung benutzt werden zur Verstellung bzw. Steuerung des Arbeitspunktes der Anordnung dienen.Depending on the application of the arrangement, different values are provided for the back pressure p G. In the case of the isolation amplifier, p G is equal to atmospheric pressure. In another case, p Q is equal to the output pressure A ~ of the arrangement. Furthermore, p Q can also be used as a second input signal of the arrangement for adjusting or controlling the operating point of the arrangement.
Die Wirkungsweise der vollständigen Anordnung nach Fig. 1 wird an Hand einiger Anwendungsfälle erläutert. So zeigt Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung die be-The mode of operation of the complete arrangement according to FIG. 1 is explained with reference to a few applications. So Fig. 2 shows an embodiment of the invention which
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"" Ω —"" Ω -
sonders geeignet ist, den Verstärkungsfaktor zwischen den Werten 1 und der Verstärkung V des Differenzdruckverstärkers einzustellen. Der Eingangsdruck E der Anordnung wird dem E Eingangsdruckraum unmittelbar zugeleitet. Der E" Eingangsdruckraum wird von dem Steuerdruck S2 beaufschlagt, der dem Gegenkopplungsdruckteiler, bestehend aus den Drosselwiderständen 11 und 12 entnommen ist. Der Ausgangsdruck A+ des Differenzdruckver-Ik stärkers ist der Ausgangsdruck der Anordnung. Im E" Eingangsdruckraum ist die Druckfeder 6 angeordnet, die zur Einstellung des Arbeitspunktes der Anordnung dient. Der Drosselwiderstand 11 des Gegenkopplungsdruckteilers ist an den Ausgangsdruck A und der Widerstand 12 an den Gegendruck pG angelegt. Die Zuordnung zwischen den Drucksignalen A und E lautetit is particularly suitable to set the gain factor between the values 1 and the gain V of the differential pressure booster. The inlet pressure E of the arrangement is fed directly to the E inlet pressure space. The E "inlet pressure chamber is acted upon by the control pressure S 2 , which is taken from the counter-coupling pressure divider consisting of the throttle resistors 11 and 12. The output pressure A + of the differential pressure booster is the output pressure of the arrangement. The pressure spring 6 is arranged in the E" inlet pressure chamber which is used to set the operating point of the arrangement. The throttle resistor 11 of the negative feedback pressure divider is applied to the output pressure A and the resistor 12 to the counter pressure p G. The assignment between the pressure signals A and E is as follows
A - JTtS Le + T - A - JTtS L e + T -
Es bedeuten V die Verstärkung des Differenzdruckverstärkers 1,V is the gain of the differential pressure booster 1,
das Verhältnis der Widerstände 11, 12 des Gegenkopplungsdruckteilers,the ratio of the resistors 11, 12 of the negative feedback pressure divider,
Yo der Arbeitspunkt des Differenzdruckverstärkers 1 undYo is the operating point of the differential pressure booster 1 and
F die Federkraft der Feder 6F is the spring force of the spring 6
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-■9 -- ■ 9 -
Der Zusammenhang wird gewonnen aus der Verstärkergleichung The relationship is obtained from the amplifier equation
A+ = V [E-S2 ± P ] +Yo und der Druckteiler GleichungA + = V [ES 2 ± P] + Yo and the pressure divider equation
Die Rechnung geht von der Annahme aus, daß der Durchfluß Q durch einen Drosselwiderstand 11 oder 12 proportional ist der am Widerstand anliegenden Druckdifferenz 4 p.The calculation is based on the assumption that the flow Q is proportional by a choke resistor 11 or 12 is the pressure difference 4 p across the resistor.
Die Ausführung eines Trennverstärkers mit A=E ergibt sich bei dieser Anordnung fürThe implementation of an isolation amplifier with A = E results in this arrangement for
Dies bedeutet, daß der Widerstand 12 auf das (V-1)-fache des Widerstandes 11 einzustellen ist. Über den Widerstand 12 strömt eine sehr geringe Luftmenge gegen Atmosphäre ab, da die Verstärkung V des Differenzdruckverstärkers nach Fig. 2 Werte zwischen 30 und 60 erreicht.This means that the resistor 12 is to be set to (V-1) times the resistor 11. About the resistance 12, a very small amount of air flows off towards the atmosphere, since the gain V of the differential pressure booster follows Fig. 2 reaches values between 30 and 60.
Wegen V» 1 kann mit |°- -* 0 und y -+ 0 für die Zuordnung der Drucksignale näherungsweise geschrieben werdenBecause of V »1, | ° - - * 0 and y - + 0 can be approximated for the assignment of the pressure signals
O +λ ) [Ε ±O + λ) [Ε ±
Man erkennt, daß zur Einstellung des Arbeitspunktes die Federkraft F und auch das Gegendrucksignal pQ verwendet werden kann. Als Steuersignal wirkt pQ mit negativer Verstärkung auf den Verlauf des Ausgangsdruckes A+ ein. Das ist der Fall der Umkehrverstärkung. Das Widerstandsver-It can be seen that the spring force F and also the back pressure signal p Q can be used to set the operating point. As a control signal, p Q acts with negative amplification on the course of the output pressure A + . That is the case of the reverse gain. The resistance ratio
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- ίο -- ίο -
hältnis ist (theoretisch) zwischen 0 und (»einstellbar. In der Praxis sind für λ der Bereich 0,05<^<'50 üblich.The ratio is (theoretically) adjustable between 0 and (». In practice, the range 0.05 < ^ <'50 is usual for λ.
In Fig. 2 ist der Differenzdruckverstärker 1 ausgeführt nach dem Gegenstand der Patentanmeldung P 19 55 083. Die Membranen 2 und 3 stehen in Wirkverbindung mit zwei Kugeln 13i die in einer Gehäusebohrung verschiebbar angeordnet sind. In Höhe der Derührungsstellen dieser Kugeln mündet der Zuluftkanal 14 in die Bohrung, der an den Zuluftdruck p, angeschlossen ist. Im Abstand des halben Kugeldurchmessers vom Zuluftkanal 14 ist der Ausgangskanal 15 angeordnet, dem der Ausgangsdruck A+ entnommen wird.In Fig. 2, the differential pressure booster 1 is designed according to the subject matter of patent application P 19 55 083. The membranes 2 and 3 are in operative connection with two balls 13i which are arranged displaceably in a housing bore. At the height of the contact points of these balls, the supply air duct 14 opens into the bore, which is connected to the supply air pressure p. The outlet channel 15, from which the outlet pressure A + is taken, is arranged at a distance of half the ball diameter from the supply air duct 14.
In Fig. 2a ist die Ausführung eines Trennverstärkers gezeigt. Die Feder 6 kann entfallen, wenn der Arbeitspunkt Yo des Verstärkers unter 0,1 liegt und die Verstärkung V des Verstärkers wesentlich größer als 1 ist. Diese Überlegungen gelten für den Fall, daß die wirksamen Flächen der elastischen Wände des Differenzdruckverstärkers gleich groß eind.In Fig. 2a the implementation of an isolation amplifier is shown. The spring 6 can be omitted if the operating point Yo of the amplifier is less than 0.1 and the gain V of the amplifier is significantly greater than 1. These considerations apply in the event that the effective areas of the elastic walls of the differential pressure booster are the same big and
Im Fall des Trennverstärkers besteht die Aufgabe des Gegenkopplungsdruckteilers offensichtlich darin, dem E" Eingangsdruckraum einen Druck zuzuleiten, der geringfügig kleiner ist als der Ausgangsdruck A+. Die Abweichung richtet sich nach der Verstärkung V des Verstärkers, die begrenzt ist (V Φ <x> ). Dieselbe Wirkung kann auch erreicht werden, wenn die wirksame Fläche F, der MembraneIn the case of the isolating amplifier, the function of the negative feedback pressure divider is obviously to supply the E "inlet pressure chamber with a pressure that is slightly less than the outlet pressure A + . The deviation depends on the amplification V of the amplifier, which is limited (V Φ <x> The same effect can also be achieved if the effective area F, of the membrane
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-11 --11 -
im E~ Eingangsdruckraum des Verstärkers kleiner ausgeführt wird als die wirksame Fläche F_ der Membrane 2 im E Eingangsdruckraum. Eine Überlegung zeigt, daß bei einem Flächenverhältnis vonmade smaller in the E ~ inlet pressure chamber of the booster is used as the effective area F_ of the diaphragm 2 in the E inlet pressure chamber. Consideration shows that with one Area ratio of
auch die Bedingungen für einen Trennverstärker erfüllt sind. In diesem Fall kann auf den Druckteiler 11, 12 verzichtet werden. Der Ausgangsdruck A wird dem Ein- |also fulfills the conditions for an isolation amplifier are. In this case, the pressure divider 11, 12 be waived. The outlet pressure A is the inlet |
gangsdruck E" unmittelbar zugeleitet. Allerdings ist es für die Herstellung nicht vorteilhaft, Trennverstärker dieser Bauart zu fertigen, deren Membranen sich in der Größe ihrer Wirkllächen geringfügig unterscheiden müssen. Vielmehr wird vorteilhaft der Gegenkopplungsdruckteiler auch zur Korrektur der fertigungsbedingten Abweichungen der wirksamen Flächen herangezogen werden.output pressure E "is supplied directly. However, It is not advantageous for the production to manufacture isolation amplifiers of this type, the membranes of which differ slightly in the size of their real areas have to. Rather, the negative feedback pressure divider is also advantageous for correcting the manufacturing-related deviations the effective areas are used.
Das Ausführungsbeispiel der Anordnung nach Fig. 3 er-The embodiment of the arrangement according to FIG.
möglicht die Einstellung von Verstärkungsfaktoren, die "allows the setting of gain factors that "
größer sind als die Verstärkung V des verwendeten Differenzdruckverstärkers . Dies wird erreicht, indem der A~are greater than the gain V of the differential pressure booster used . This is achieved by adding the A ~
Ausgangsdruck den Gegendruck pQ bildet. Dies wirkt als Mitkopplung, die die Gegenkopplung überwiegen kann. Für die Verstärkung der Anordnung ergibt sich mit den bereits angeführten AnnahmenOutlet pressure forms the counter pressure p Q. This acts as positive feedback, which can outweigh the negative feedback. For the reinforcement of the arrangement, the above assumptions result
- 12 209808/0957 - 12 209808/0957
Die Ausführung nach Fig. 4 ist geeignet, Verstärkungsfaktoren zwischen 0 und +1 zu erzeugen. Es sind zwei Gegenkopplungszweige vorgesehen:The embodiment according to FIG. 4 is suitable for generating gain factors between 0 and +1. There are two Negative coupling branches provided:
Der A+ Ausgang wird unmittelbar auf den E"* Eingang des Verstärkers geführt und der A~ Ausgang an den Widerstand 10 des Gegenkopplungsdruckteilers, an dessen Widerstand 9 der Eingangsdruck E der Anordnung angelegt ist.The A + output is fed directly to the E "* input of the amplifier and the A ~ output to the resistor 10 of the negative feedback pressure divider, to whose resistor 9 the input pressure E of the arrangement is applied.
In Fig. 5 ist eine AusfUhrungsform gezeigt, die als Sonderfall den Umkehrverstärker, auch 1 zu -1 Relais genannt, enthält. Im E Eingangsdruckraum wirkt der Steuerdruck S1, der zwischen den Widerständen 9 und 10 entnommen wird. Da der A~ Auegang des Verstärkers an den Widerstand 10 und der Eingangedruck E der Anordnung an den Widerstand 9 angelegt ist, wirkt dieser Druckteiler als Gegenkopplungsdruckteiler. Im E~ Druckraum ist die Feder 6 angeordnet, die zur Einstellung des Arbeitspunktes dient. Bei dieser Ausführung herrecht im E** Druckraum der Atmosphärendruck p0. Als Ausgangsdruck der Anordnung dient der A~ Auegangsdruck des Verstärkers. Hit den bereits angeführten Annahmen und Bezeichnungen ergibt sich für die Zuordnung der DruckeignaleIn Fig. 5 an embodiment is shown, which contains the inverting amplifier, also called 1 to -1 relay, as a special case. The control pressure S 1 , which is taken between the resistors 9 and 10, acts in the inlet pressure chamber E. Since the A ~ output of the amplifier is applied to the resistor 10 and the input pressure E of the arrangement is applied to the resistor 9, this pressure divider acts as a negative feedback pressure divider. The spring 6, which is used to set the operating point, is arranged in the pressure chamber. In this embodiment, the atmospheric pressure p 0 in the E ** pressure chamber. The output pressure of the booster serves as the output pressure of the arrangement. The assumptions and designations already given result for the assignment of the print properties
A" = - , Ϊ E + Γν F + Y°]A "= -, Ϊ E + Γ ν F + Y °]
^ (1 + λ) +h T+TTHTTL J^ (1 + λ) + h T + TTHTTL J
V - 1
Mit λ «= V + 1 beträgt der Verstärkungsfaktor der Anordnung
-1. Der Arbeitspunkt ist mit der Federkraft F auf den geforderten Wert A~ = 0,6 für E = 0,6 einstellbar. V - 1
With λ «= V + 1, the gain factor of the arrangement is -1. The working point can be adjusted with the spring force F to the required value A ~ = 0.6 for E = 0.6.
-13 209808/09S7 -13 209808 / 09S7
Die Ausführungsform des Umkehrverstärkers nach Fig. 5 geht von einem Differenzdruckverstärker 1 aus, bei dem der Ausgangsdruckkanal 15a» dem der Druck A~ entnommen wir, im Abstand des Kugeldurchmessers vom Ausgangskanal 15 der Fig. 2 angeordnet ist.The embodiment of the inverting amplifier according to FIG. 5 is based on a differential pressure booster 1 in which the outlet pressure channel 15a is taken from the pressure A ~ we, is arranged at a distance of the ball diameter from the outlet channel 15 of FIG.
Fig. 6 zeigt einige Kennlinien der VerstärkeranordnungFig. 6 shows some characteristics of the amplifier arrangement
α. für einen Arbeitspunkt. Die Gerade A = E entspricht der Verstärkung +1 des Trennverstärkers nach Bild 2a und die Gerade A*" = - E + 1,2 ist die Kennlinie des Umkehrverstärker nach Fig. 5. Die Gerade mit der Verstärkung v=V ist mit der Ausführung der Anordnung nach Fig. 2 und 2a zu erreichen. Die Ausführung nach Fig. 5 ermöglicht die (negative) Verstärkung zwischen - V <. ν -c -1 am Drosselwiderstand 10 einzustellen. Der Bereich + 1 <v<c+ V ist an den Druckteilerwiderständen 11, 12 der Ausführung nach Fig. 2 und 2a einzustellen.α. for one working point. The straight line A = E corresponds the gain +1 of the isolation amplifier according to Figure 2a and the straight line A * "= - E + 1,2 is the characteristic of the reversing amplifier according to FIG. 5. The straight line with the gain v = V is with the execution of the arrangement according to FIG and 2a. The embodiment according to FIG. 5 enables the (negative) amplification between −V <. ν -c -1 to be set at the choke resistor 10. The range + 1 <v <c + V is to be set on the pressure divider resistors 11, 12 of the embodiment according to FIGS. 2 and 2a.
209808/0957 ~14 "209808/0957 ~ 14 "
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